納米技術(shù)的戰(zhàn)略地位和我國納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展(一)

納米技術(shù)的戰(zhàn)略地位和我國納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展
    一 什么是納米
  什么是納米？這一定是每一個首次接觸納米的人提出的第一個問題。其實納米就字面來說，只是一種尺度，它和我們所熟悉的米、毫米、微米一樣都是長度計量單位。1納米等于10－9米，也就是說，l納米只有10億分之一米，百萬分之一毫米，和千分之一微米。僅從上述的數(shù)字，也許我們不能馬上想像出納米的大小，讓我們再進一步來描述一下：1納米大約是3－4個原子排列在一起的長度；是人頭發(fā)直徑的萬分之一。由此看來，納米是一個很小很小的長度單位，其意義也僅此計量長度而已，本身并沒有任何的“價值”可言,而真正有“價值”的是納米技術(shù)。
    納米技術(shù)是20世紀(jì)80年代末期剛剛誕生并正在迅速崛起的用原子和分子創(chuàng)制新物質(zhì)的技術(shù)，是研究尺寸范圍在1一100nm之間的物質(zhì)的組成。這個極其微小的空間，正好是原子和分子的尺寸范圍，也是它們相互作用的空間。在這樣的一個尺度空間，由于量子效應(yīng)、物質(zhì)的局域性及巨大的表面和界面效應(yīng)，使物質(zhì)的很多性能發(fā)生質(zhì)變。這些變化滲透到各個工業(yè)領(lǐng)域后，將引導(dǎo)一輪新的工業(yè)革命。納米技術(shù)所追求的最終目標(biāo)，正像Feynman當(dāng)年預(yù)言的那樣，就是要使人類能夠按照自己的意愿任意地操縱單個原子和分子，并在對自然界物質(zhì)的本質(zhì)進行深入探討和研究的基礎(chǔ)之上，按照人們的期望，在原子和分子的水平上設(shè)計和制造全新的物質(zhì)。 
     納米技術(shù)是一門以許多現(xiàn)代先進科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)，是現(xiàn)代科學(xué)（量子力學(xué)、分子生物學(xué)等）和現(xiàn)代技術(shù)（微電子學(xué)技術(shù)、計算機技術(shù)、高分辨顯微技術(shù)、核分析技術(shù)等）結(jié)合的產(chǎn)物。納米技術(shù)在不斷滲透到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的各個領(lǐng)域的同時，形成了許許多多的與納米技術(shù)相關(guān)的新興學(xué)科，如納米醫(yī)學(xué)、納米機械學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)等
    納米技術(shù)的內(nèi)涵非常廣泛，它包括納米材料的制造技術(shù)，納米材料向各個領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)(含高科技領(lǐng)域)，在納米空間構(gòu)筑一個器件實現(xiàn)對原子、分子的翻切、操作以及在納米微區(qū)內(nèi)對物質(zhì)傳輸和能量傳輸新規(guī)律的認(rèn)識等等。但是，我們不要把納米技術(shù)僅僅看作是納米材料，也不能把納米材料僅僅理解為是納米粉體。納米粉體僅僅是納米材料的一個內(nèi)涵，實際上納米絲、納米管、納米線、納米電纜、納米薄膜、三維納米塊體、復(fù)合材料等等都是納米材料，范圍相當(dāng)廣。另外，納米材料不單純是固態(tài)的，也有液態(tài)，例如納米水，用高頻超聲處理，使水分子結(jié)成小汽團。
 二 納米技術(shù)的戰(zhàn)略地位
 納米技術(shù)是21世紀(jì)科技發(fā)展的制高點，是新工業(yè)革命的主導(dǎo)技術(shù)。原因是這種技術(shù)能對社會發(fā)展、經(jīng)濟振興、國家安全乃至人民生活水平的提高等各個領(lǐng)域都能起到關(guān)鍵作用，而且這種技術(shù)影響面極廣，向各個領(lǐng)域滲透能力相當(dāng)強，可以帶動很多行業(yè)的發(fā)展。21世紀(jì)前20年，是發(fā)展納米技術(shù)的關(guān)鍵時期，納米技術(shù)將成為第5次推動社會經(jīng)濟各領(lǐng)域快速發(fā)展的主導(dǎo)技術(shù)。目前，納米技術(shù)已經(jīng)成為全世界非常關(guān)注的技術(shù)，納電子代替微電子，納加工代替微加工，納米材料代替微米材料，納米生物技術(shù)代替微米尺度的生物技術(shù)，這已是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀規(guī)律。只有認(rèn)識它、發(fā)展它，才有可能在未來經(jīng)濟競爭的格局中占據(jù)有利地位。從生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，在人類測定出基因組排序以后，我們對遺傳疾病、疑難病癥又有了新的認(rèn)識，而且利用基因排序，可以進行醫(yī)藥、醫(yī)療方面的研究。目前，基因芯片研究已經(jīng)進入實驗室，生物芯片組裝就是用納米技術(shù)，而生物酶也是納米尺度，這些研究對象是納米生物學(xué)研究內(nèi)涵之一，下一步生物技術(shù)的發(fā)展，就要和納米技術(shù)相結(jié)合。譬如為什么病毒頑固，現(xiàn)在沒有一種藥物能治療，就因為它非常小，用納米結(jié)構(gòu)組裝一種尋找病毒的藥物后，艾滋病、病毒性感冒等都可以治療，2003年以后這將成為又一個研究熱點。生物技術(shù)，包括生物制藥等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)用納米技術(shù)已是刻不容緩。從下一次工業(yè)革命的特點來看，節(jié)約資源、節(jié)約能源、凈化環(huán)境是下一次工業(yè)革命的必然趨勢。在下一次工業(yè)革命中要想節(jié)約資源、能源，就要用納米尺度的材料做成器件，它的特點是工具小、節(jié)省材料、能耗低。納米技術(shù)在新的工業(yè)革命當(dāng)中將發(fā)揮重要的作用。從納米產(chǎn)業(yè)未來的市場發(fā)展來看，世界各國正在紛紛搶占納米產(chǎn)業(yè)這個巨大的市場。
 三 納米的現(xiàn)有成果
（1）碳納米管：碳納米管是由石墨中一層或若干層碳原子而卷曲而成的籠狀“纖維”，內(nèi)部是空的，外部直徑只有幾到幾十納米。比重只有鋼的六分之一，而強度卻是鋼的100倍。輕而柔軟又非常結(jié)實的材料最好用途是制作防彈背心。如果用碳納米管作出繩索，是從月球上掛到地球表面，而唯一不被自身重量所拉斷的繩索。如果用它制造地球－月球乘人的電梯，人們在月球定居就成為一件很容易的事情了。納米碳管的細(xì)尖極易發(fā)射電子。用于做電子槍，可做成幾厘米厚的壁掛式電視屏，這是電視制造業(yè)的發(fā)展方向。
（2）納米陶瓷：我們平常用的陶瓷材料具有硬而脆的特點，一摔就碎。現(xiàn)在，用納米陶瓷粉制成的陶瓷更堅韌、更耐高溫和耐腐蝕，它將會在汽車發(fā)動機上大顯身手，汽車會跑的更快，飛機會飛的更高。添加了納米陶瓷粉體的特種涂料涂在塑料或木材上，具有防火、防塵和耐磨的性能。
（3）納米機械：近10多年來，科學(xué)家們成功地制出了納米齒輪、納米彈簧、納米噴嘴、納米軸承等微型零件，并且發(fā)明了納米發(fā)動機，它的直徑只有200微米，一滴油可以灌滿四五十個這種發(fā)動機。而且，納米級的傳感器、納米級執(zhí)行器也相繼制成。如果加上電路和出口，就能組成完整的納米機電系統(tǒng)了。
 四 中國科學(xué)家在這一領(lǐng)域所取得的主要成果：
 “中國”  1993年，中國科學(xué)院北京真空物理實驗室自如地操縱原子成功寫出“中國”二字，標(biāo)志著我國開始開始在國際納米科技領(lǐng)域占有一席之地，并居于國際科技前沿。
 一維納米棒  1998年，清華大學(xué)范守善小組成功地制備出直徑為3-50納米、長度達(dá)微米量級的氮化鎵半導(dǎo)體一維納米棒，使我國在國際上首次把氮化鎵制備成一維納米晶體；　　
 “稻草變黃金”  1998年，美國《科學(xué)》上刊登了我國科學(xué)家的論文。中國科技大學(xué)錢逸泰等用非水熱合成法，制備出金剛石納米粉，被國際刊物譽為“稻草變黃金－從四氯化碳制成金剛石。 ”
 最長的碳納米管   1999年，中國科學(xué)院物理研究所解思深研究員率領(lǐng)的科研小組，不僅合成了世界上最長的“超級纖維”碳納米管，創(chuàng)造了一項“3毫米的世界之最”，而且合成出世界上最細(xì)的碳納米管。
 最細(xì)的探針  1999年，北京大學(xué)納米技術(shù)研究取得重大突破，電子學(xué)系教授薛增泉領(lǐng)導(dǎo)的研究組在世界上首次將單壁碳納米管組裝豎立在金屬表面，并組裝出世界上最細(xì)且性能良好的掃描隧道顯微鏡用探針。
 高質(zhì)量的儲氫碳納米材料  1999年，中科院金屬研究所成會明博士合成出高質(zhì)量的碳納米材料，使我國新型儲氫材料研究一舉躍上世界先進水平。這種新材料能儲存和凝聚大量的氫氣，并可能做成燃料電池驅(qū)動汽車。
 “能屈能伸、百折不撓”的納米銅  2000年，中科院金屬研究所盧柯博士率領(lǐng)的小組，在世界上首次直接發(fā)現(xiàn)納米金屬的“奇異”性能－超塑延展性，納米銅在室溫下竟可延伸50多倍而“不折不撓”，被譽為“本領(lǐng)域的一次突破，它第一次向人們展示了無空隙納米材料是如何變形的”。
 納米電纜  2000年，我國成功合成出只有頭發(fā)絲5萬分之一細(xì)的納米級同軸電纜，這項工作是國家重點基礎(chǔ)研究規(guī)劃納米領(lǐng)域首席科學(xué)家張立德研究員率領(lǐng)的研究小組完成的。同軸納米電纜的內(nèi)芯是直徑僅有10納米左右的碳化物，外層包有氧化硅絕緣體。顯微圖片顯示，放大幾十萬倍后，納米電纜的直徑仍只有普通電纜一般粗細(xì)。據(jù)悉，我國科學(xué)家有關(guān)同軸納米電纜的論文在國際被引用次數(shù)已達(dá)18次。
 “神奇”納米布  人們一直希望自己的衣料能像荷花般出污泥而不染，現(xiàn)在這種夢想已由中國科學(xué)家實現(xiàn)。中科院化學(xué)所雷江教授等2000年宣布研制成功一種不粘油污、不粘水的新型納米材料——超雙疏性界面材料。使用這種材料的紡織品和建材，不用洗滌，也不染油污。它的誕生可使石油工人的衣服不再油漬斑斑，也使生產(chǎn)研制水陸兩用服成為可能。如果將這一材料用于建筑物表面，還具有自清潔和防霧、防霜效果，可免除人工清洗。
 納米帶  2001年3月8日的美國《科學(xué)》雜志刊登了三位留美中國科學(xué)家的研究成果－“納米帶”。這三位科學(xué)家是美國亞特蘭大州佐治亞理工學(xué)院的王中林教授、潘正偉博士和戴祖榮博士，他們利用金屬氧化物制造出10至15納米厚、30至300納米寬的新材料，這是世界上首次發(fā)現(xiàn)并合成出半導(dǎo)體氧化物的納米級帶狀結(jié)構(gòu)材料。這種材料有可能制造出價格便宜的超微感應(yīng)器和元件。
    五 應(yīng)用領(lǐng)域展望
 （1）日常生活
對普通百姓來說，納米是一個遠(yuǎn)比網(wǎng)絡(luò)、基因更為陌生的科技新名詞，似乎既不可望更不可及。其實納米離我們的生活并不遙遠(yuǎn)。的確，一納米僅為十億分之一米，是一個肉眼無法感知的微觀世界，似乎比夢想更為遙遠(yuǎn)。但事實上，生活中的化妝品、涂料、食品……都可能應(yīng)用了納米技術(shù)。我們就可以根據(jù)需要在各種產(chǎn)品中加入不同的納米微粒，改變傳統(tǒng)產(chǎn)品的性能、顏色等等。于細(xì)微處顯神奇的納米技術(shù)“潤物細(xì)無聲”，正悄然進入我們尋常百姓的生活中。讓我們首先從自己身邊的衣、食、住、行說起。
 衣：在人們格外追求美的今天，工業(yè)化布料帶給我們許多的煩惱，像衣服的靜電現(xiàn)象，我們每個人在脫衣服時都曾有過被靜電所擾的經(jīng)歷。而應(yīng)用納米技術(shù)，在化纖布料中加入少量的金屬納米微粒就可以使這一問題迎刃而解。
隨著納米技術(shù)的突破和應(yīng)用，未來的衣服還可以自己清洗和修補。衣服的特殊面料通過細(xì)微的物質(zhì)運動，能自動將衣服表面上的污垢排擠掉，如同人類肺部的污垢自動從鼻孔和喉嚨中排出一樣。
納米微粒添加的纖維具有紅外吸收特性，還具有保暖作用，可用來制作隱身服或保暖服。

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